1.4. Устройство и работа

1.4.1. Принцип работы и устройство расходомера  

Расходомер состоит из электромагнитного первичного преобразователя расхода (ППР) и вторичного преобразователя – микропроцессорного измерительного блока (ИБ).

Принцип работы электромагнитного расходомера (ЭМР) основан на измерении электродвижущей силы (ЭДС) индукции, возникающей в объеме электропроводящей жидкости, движущейся в магнитном поле, создаваемом электромагнитной системой во внутренней полости проточной части первичного преобразователя расхода (рис.2).

Рис.2. Структурная схема расходомера.

Первичный преобразователь расхода (ППР) представляет собой полый магнитопроницаемый цилиндр, внутри которого протекает контролируемая жидкость. Снаружи цилиндра располагаются обмотки электромагнита. Изнутри цилиндр покрыт электроизоляционным материалом или выполнен целиком из него. Для съема измерительного сигнала в стенках цилиндра диаметрально расположены два электрода, контактирующие с контролируемой жидкостью. Материал электродов – нержавеющая сталь 12Х18Н10Т.

ЭДС индукции E пропорциональна средней скорости потока жидкости v, расстоянию между электродами d (внутреннему диаметру первичного преобразователя) и магнитной индукции B:

E = k ^. В ^. d ^. v,

где k – коэффициент пропорциональности.

Для данного типоразмера ЭМР В и d – величины постоянные. Значение ЭДС не зависит от температуры, вязкости и проводимости жидкости при условии, что проводимость превышает значение, указанное в технических характеристиках.

Измерительный блок содержит модуль обработки и модуль интерфейсов (по заказу).

Модуль обработки обеспечивает:

- питание обмоток электромагнита;

- прием и обработку измерительного сигнала (ЭДС индукции), определение значения среднего объемного расхода;

- преобразование измеренного среднего объемного расхода в последовательность выходных импульсно-частотных сигналов;

- определение направления потока и выдачу сигнала направления потока в виде уровня логического сигнала;

- управление индикатором (при наличии);

- накопление объема и времени наработки нарастающим итогом;

- диагностику работы прибора;

- хранение установочных данных, журналов сервисных и настроечных параметров, а также параметров накопления; время хранения данных при отсутствии питания – не менее года;

- защиту параметров накопления и установочных данных от несанкционированного доступа.

По заказу измерительный блок выполняется с индикатором (исполнения ЭРСВ-5Х0Л/Ф) или без индикатора (исполнения ЭРСВ-4Х0Л/Ф).

Модуль интерфейсов (по заказу) оснащается выходом интерфей-са RS-485 и обеспечивает работу индикатора (исполнения ЭРСВ-5Х0Л/Ф). Также, по заказу, на модуле может быть установлен радио транспондер ближнего радиуса действия (RFID), поддерживающий технологию NFC в соответствии с ISO 15693.

1.4.2. Режимы работы  

Расходомер может функционировать в трех режимах работы. Подробное описание режимов работы, порядок их изменения и функциональные возможности приведены в части II настоящего руководства.

1.4.3. Вывод информации  

1.4.3.1. Индикация

Измерительная информация в расходомерах исполнений ЭРСВ-5Х0Х выводится на графический жидкокристаллический индикатор (см. рис.3), имеющий встроенную подсветку. ЖКИ обеспечивает вывод двух строк алфавитно-цифровой информации при 16 символах в строке. На ЖКИ расходомера могут выводиться измеряемые параметры и сообщения об ошибках.

Единицы измерения и разрядность индикации измеряемых параметров приведены в табл.5.

Таблица 5

ПРИМЕЧАНИЯ:

1. Значение расхода при обратном направлении потока, а также отрицательные значения суммарного объема и объема обратного потока индицируются со знаком минус.

2. Суммарный объем определяется как сумма объемов, накопленных при прямом (положительном) и обратном (отрицательном) направлениях потока, с учетом знака направления потока.

3. После переполнения счетчика накопления соответствующего объема индикация продолжается с нулевого значения.

Рис. 3. Вид индикатора расходомера

Набор индицируемых параметров, единицы измерения, период индикации, а также отсечка по индикации могут устанавливаться по заказу при выпуске из производства или на объекте при вводе в эксплуатацию.

Параметр Период индикации (время отображения одного параметра при автоматическом переключении индикации) задается про граммно в пределах от 1 до 100 с, типовое значение при поставке – 3 с.

При наличии нештатной ситуации в работе трубопровода или неисправности прибора в первой строке индикатора отображаются соответствующие символы (рис.3). Назначения символов указаны в части II настоящего руководства.

1.4.3.2. Универсальные выходы

Расходомер имеет два универсальных гальванически развязанных выхода. Выходы универсальны как по возможному режиму работы (частотный, импульсный или логический), так и по назначению.

Режим работы, назначение, а также параметры работы выходов задаются программно при выпуске из производства. При необходимости они могут быть изменены на объекте при вводе в эксплуатацию. Подробное описание назначений, режимов работы и настраиваемых параметров универсальных выходов приведены в части II настоящего руководства.

Для обеспечения сопряжения с различными типами приемников питание оконечного каскада универсального выхода может осуществляться как от внутреннего источника питания – активный режим работы оконечного каскада, так и от внешнего источника – пассивный режим. По умолчанию оконечные каскады универсальных выходов работают в пассивном режиме. При необходимости использования универсальных выходов в активном режиме необходимо перевести переключатели SK1 и SK2 на модуле обработки в положение «ACTIVE». Схема оконечного каскада и описание его режимов работы приведены в Приложении В.

Рекомендации по выбору режимов работы универсальных выходов при работе с тепловычислителями «ВЗЛЕТ ТСРВ» приведены в Приложении Д.

Длина линии связи по универсальным выходам в импульсном и частотном режимах – до 300 м.

Значения установочных параметров при выпуске из производства приведены в Приложении А части II настоящего руководства. При необходимости в карте заказа могут быть указаны другие значения параметров.

Для модификации значений установочных параметров расходомера на объекте необходимы:

- преобразователь RS-232 или адаптер сигналов USB-ЭР (поставляются по заказу), или интерфейс RS-485 (по заказу);

- программное обеспечение «Монитор Лайт М».

Подключение преобразователя RS-232 производится в соответствии с Приложением Б инструкции по монтажу.

1.4.3.3. Транспондер ближнего радиуса действия (RFID).

По заказу расходомер может оснащаться RFID меткой, устанавливаемой на модуле интерфейсов, что позволяет производить считывание текущих измеренных значений расхода и настроечной информации. Для этого необходим смартфон на базе Android поддерживающий технологию коммуникации ближнего поля (NFC).

По заказу может поставляться модуль RFID, который устанавливается в разъем XP2 платы модуля обработки (рис.Б.7), и обеспечивает возможность беспроводного считывания информации из расходомеров без модуля интерфейсов.

Программное обеспечение доступно на оф. сайте. Подробное описание использования технологии NFC для работы с расходомером приведено в части III настоящего руководства по эксплуатации.

1.4.4. Сервисные функции  

В расходомере имеется возможность установки отсечек снизу по измерению расхода в процентах от значения Q_макс: По нарастанию, По убыванию, а также Отсечки по индикатору, а также реализована функция обработки измерительного сигнала с помощью фильтра и адаптивного алгоритма автомата установки расхода. Константа фильтра сигнала расхода и параметры автомата установки расхода определяют время реакции прибора на изменение расхода.

В расходомере диагностируется нештатная ситуация по критерию «пустая труба» при превышении уровня зондирующего сигнала, подаваемого на электроды, над пороговым значением, записанным в расходомер по результатам калибровки на пустом трубопроводе. Пороговое значение сигнала рассчитывается как сотая часть от эталонного (калибровочного) и отображается в процентах в программе «Монитор Лайт М». Подробное описание настроек сервисных функций приведено в части II настоящего руководства.

1.4.5. Конструкция  

Проточная часть расходомера, в зависимости от вида присоединения к трубопроводу, выполняется в разных конструктивах:

- под присоединение типа «сэндвич» (D_y10-D_y150), когда ППР с помощью шпилек зажимается между двумя фланцами, приваренными к концам трубопровода в месте врезки расходомера;

- фланцованной (D_y20-D_y300), когда фланцы ППР крепятся болтами к ответным фланцам трубопровода.

Конструктив проточной части указывается в конце обозначения исполнения расходомера буквой:

Л – под присоединение типа «сэндвич»,

Ф – фланцованный.

Внутренняя поверхность ППР футеруется фторопластом либо ППР полностью выполняется из высокопрочного термостойкого полимера.

Исполнения ЭРСВ-470Л и ЭРСВ-570Л изготавливаются только с футеровкой фторопластом.

На торцевые поверхности ППР с футеровкой фторопластом для предохранения ее в процессе монтажа и эксплуатации устанавливаются защитные кольца из нержавеющей стали. Диаметры защитных колец при использовании фланцев по ГОСТ 12820-80 исполнения 3 обеспечивают соосность внутреннего канала ППР и ответных фланцев. Кроме этого, наличие у защитных колец фланцованных расходомеров заземляющего лепестка обеспечивает электрический контакт расходомера с измеряемой жидкостью при установке их в пластиковые (металлопластиковые) трубопроводы.

Измерительный блок содержит одну или две печатные платы. Плата модуля обработки размещается в корпусе измерительного блока, а плата модуля индикации с индикатором (при наличии) – в прозрачной крышке корпуса (лицевой панели). Между собой они соединяются сигнальным шлейфом. На плату модуля обработки устанавливается внутренняя защитная крышка, которая крепится к плате двумя винтами и при этом контактные пары разрешения модификации калибровочных и сервисных параметров остаются открытыми.

Ввод кабеля питания и сигнальных кабелей осуществляется через два кабельных гермоввода типоразмера Pg7, предназначенных для кабелей круглого сечения наружным диаметром от 3,0 до 6,5 мм.

Кожух ППР со стойкой исполнений ЭРСВ-ХХ0Л типоразмеров D_y10…D_y80 выполняется из полимера и состоит из двух половин, соединяемых 4-мя винтами. Кожух корпуса со стойкой для D_y100, D_y150 выполняется из металла и неразъемным. У фланцованных исполнений ЭРСВ-ХХ0Ф кожух ППР со стойкой для всех D_y металлический. Клеммой защитного заземления расходомера служит винт на ИБ, к которому крепятся электрические проводники для соединения с ответными фланцами трубопровода.

Расходомеры перечисленных выше исполнений и типоразмеров устанавливаются в металлические трубопроводы. Также возможна установка расходомеров под присоединение типа «сэндвич» (D_y10-D_y80) в пластиковые (металлопластиковые) трубопроводы при использовании комплекта присоединительной арматуры «ВЗЛЕТ КПА» №4 (для пластиковых трубопроводов).